研究尾礦庫(kù)防滲技術(shù)及防滲土工材料應(yīng)用現(xiàn)狀

王小山

（咸陽(yáng)西北有色七一二總隊(duì)有限公司（陜西黃金洛南秦金礦業(yè)有限公司），陜西 咸陽(yáng) 712000）

在我國(guó)過(guò)去的歷史中，大多數(shù)尾礦庫(kù)的設(shè)計(jì)沒(méi)有完全參照設(shè)計(jì)圖與科學(xué)的要求來(lái)進(jìn)行建造，更是由于對(duì)尾礦庫(kù)的認(rèn)識(shí)不足，沒(méi)有對(duì)大壩和庫(kù)底進(jìn)行正確的防滲透處理。伴隨著社會(huì)的發(fā)展，尾礦庫(kù)泄露的危險(xiǎn)已經(jīng)逐步顯露出來(lái)，這種危險(xiǎn)提醒著人們對(duì)尾礦庫(kù)的防滲透進(jìn)行更深一步的研究。

1 理論上對(duì)于尾礦庫(kù)防滲透以及附近地區(qū)的環(huán)保要求

礦山尾礦多種多樣，屬于一種工業(yè)固體廢物，不同礦石產(chǎn)生的尾礦性質(zhì)不同，尾礦庫(kù)的環(huán)保要求也是各異。但凡有腐蝕性、毒性、易燃性的尾礦，都會(huì)給周圍環(huán)境帶來(lái)污染，危害人類健康，屬于非常危險(xiǎn)的廢物，必須按照法規(guī)進(jìn)行處置。

1.1 尾礦庫(kù)的概念

在科學(xué)定義中，對(duì)于尾礦庫(kù)的定義是通過(guò)對(duì)峽谷或者高地進(jìn)行圍堵后儲(chǔ)存金屬或非金屬礦石提煉后的廢渣以及尾礦的場(chǎng)地。而尾礦壩則是圍堵峽谷或高地所使用的墻圍，尾礦壩擁有兩種形態(tài)，伴隨著尾礦庫(kù)建造的時(shí)間來(lái)分別定義。在尾礦庫(kù)建造前期，建造的尾礦壩被稱為初期尾礦壩，當(dāng)尾礦庫(kù)儲(chǔ)存進(jìn)廢棄礦石或殘?jiān)螅谓ㄔ斓奈驳V壩被稱為堆積尾礦壩。而對(duì)于尾礦庫(kù)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是尾礦壩或者整體尾礦庫(kù)，都應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守建造時(shí)所進(jìn)行規(guī)劃的建造設(shè)計(jì)[1]。

1.2 尾礦庫(kù)產(chǎn)生危害的原因

對(duì)于自然環(huán)境來(lái)說(shuō)，尾礦庫(kù)產(chǎn)生危害的原因是因?yàn)槲驳V庫(kù)中儲(chǔ)存的礦物廢料往往有著不同的危險(xiǎn)狀況，例如腐蝕性、毒性、易燃易爆性、放射性等等。而針對(duì)著不同的儲(chǔ)存材料，又需要對(duì)尾礦庫(kù)的建造進(jìn)行不同的改良，用以儲(chǔ)藏不同對(duì)環(huán)境造成巨大污染的礦業(yè)廢物。而對(duì)于不同尾礦庫(kù)的建造，應(yīng)該嚴(yán)格遵守危險(xiǎn)廢物管理和處置法律法規(guī)中的具體要求來(lái)進(jìn)行建造，這不僅僅是為了山水環(huán)境的保護(hù)，更是為了附近人民身體健康而著想。

2 理論上對(duì)于尾礦庫(kù)的環(huán)保防滲透結(jié)構(gòu)和建造材料的選用

2.1 對(duì)尾礦庫(kù)底層滲透的防護(hù)

當(dāng)尾礦庫(kù)建造地址的天然地基滲透系數(shù)大于1.0×10-7cm/s時(shí)，那么就必須在原有地基上建造滲透系數(shù)相當(dāng)于1.0×10-7cm/s的防滲透層。這是因?yàn)榉乐刮驳V庫(kù)建成后對(duì)土壤以及水質(zhì)造成污染，而尾礦庫(kù)的建造時(shí)，對(duì)于地基的厚度也有相應(yīng)的要求，那就是最低為1.5m。在建造尾礦庫(kù)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)周邊尾礦壩和底層地基進(jìn)行詳細(xì)檢查，防止有遺漏處造成礦物泄露后形成的污染。在實(shí)際的尾礦庫(kù)建造過(guò)程中，很少有需要同時(shí)用到滲透系數(shù)要求和底層厚度要求一同進(jìn)行建造的尾礦庫(kù)。

2.2 對(duì)尾礦庫(kù)建造材料的選擇

在尾礦庫(kù)的建造過(guò)程中，需要使用環(huán)保防滲透措施的尾礦庫(kù)建造過(guò)程中使用的材料大部分是一種復(fù)合材料，這種材料是由放滲土工膜和黏土或者膨潤(rùn)土防滲材料組成的。在相關(guān)環(huán)保法律法規(guī)中，對(duì)組成這種材料的三種基礎(chǔ)材料有相應(yīng)的要求與固定的組合方式，從而使這種防滲透復(fù)合材料擁有多種優(yōu)良特性。例如：抗腐蝕、抗高溫、抗低溫、抗水蒸氣滲透、延展性等等。在尾礦庫(kù)的建造過(guò)程中，如果需要使用這種材料，一般的施工方法是這種防滲透復(fù)合材料與黏土進(jìn)行層層疊加。這種防滲透材料在尾礦庫(kù)的建造中隨著儲(chǔ)存礦物的不同而使用不同的厚度，常用的厚度有0.75mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm這五種。在我國(guó)1998年出臺(tái)的相關(guān)法律法規(guī)中有明確規(guī)定，當(dāng)填埋物鑒定無(wú)毒時(shí)，使用單層防滲透復(fù)合材料，而當(dāng)填埋物鑒定有毒時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用雙層防滲透復(fù)合材料。而在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)尾礦庫(kù)填埋有毒物質(zhì)時(shí)，都盡量使用較厚的復(fù)合防滲透材料。

2.3 對(duì)復(fù)合防滲透材料的施工

對(duì)于建造尾礦庫(kù)的工作來(lái)說(shuō)，想要成功的阻擋有毒、無(wú)毒物質(zhì)對(duì)于環(huán)境的滲透污染，應(yīng)當(dāng)主要傾向于兩個(gè)方面。首先是做好整個(gè)尾礦庫(kù)的防滲透，在大范圍上使用水平防滲透法，也就是在整個(gè)尾礦庫(kù)中鋪設(shè)復(fù)合防滲透材料。其次是對(duì)尾礦壩的防滲透建造，在初期尾礦壩、堆積尾礦壩兩者進(jìn)行建造過(guò)程中都要使用相應(yīng)的黏土來(lái)進(jìn)行建造。但對(duì)于建造過(guò)程來(lái)說(shuō)，黏土的取用比較困難，因此可以使用礦山之中的廢石來(lái)進(jìn)行建造，但如此一來(lái)，就需要進(jìn)行防滲透復(fù)合材料的鋪設(shè)，只有這樣才能做到保障安全的處理有害廢料[2]。防滲漏材料在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，需要講焊接機(jī)調(diào)整到試驗(yàn)性焊接的最佳參數(shù)，在設(shè)計(jì)要求下自動(dòng)焊接，保證焊接縫平整、美觀、牢固。焊接邊坡時(shí)，焊接縫長(zhǎng)度方向應(yīng)沿坡度延伸，不能橫穿。

3 在施工過(guò)程中對(duì)工人的具體操作要求

3.1 基層鋪設(shè)中的要求

首先是對(duì)于尾礦庫(kù)基層的鋪設(shè)，要求整體基面保證平整，誤差不超過(guò)兩厘米。其次是對(duì)基層的壓實(shí)程度，要求尾礦庫(kù)基層的壓實(shí)程度到達(dá)95%，這項(xiàng)要求的目的性在于防止基層壓實(shí)程度不足導(dǎo)致滲透系數(shù)下降。在尾礦庫(kù)的使用過(guò)程中，尾礦庫(kù)內(nèi)封存的礦石或者有害物質(zhì)有滲透液的流出，出于這點(diǎn)考慮，要將底部的建造形成微小的坡度，有助于滲透液的流出，而坡度的建造要求在2°～4°之間。在尾礦庫(kù)建造過(guò)程中，對(duì)基底的純凈程度有一定的要求，要求在基底向下2.5cm之間不能出現(xiàn)石頭、樹(shù)枝、瓦礫的出現(xiàn)。這是因?yàn)檫@些物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致基底與雜物之間留出微小的縫隙，進(jìn)而導(dǎo)致滲透。

3.2 尾礦庫(kù)施工過(guò)程中對(duì)天氣的要求

在對(duì)尾礦庫(kù)施工過(guò)程中，首先需要考慮到氣溫的因素，這是因?yàn)閺?fù)合防滲透材料擁有良好的延展性，也就是熱脹冷縮性。因此在鋪設(shè)復(fù)合防滲透時(shí)，天氣寒冷時(shí)應(yīng)當(dāng)鋪設(shè)的緊一些，防止天變熱時(shí)產(chǎn)生過(guò)多褶皺，對(duì)防滲透層產(chǎn)生破壞。而天氣炎熱時(shí)，應(yīng)當(dāng)鋪設(shè)得松弛一些，防止天氣變冷時(shí)由于收縮過(guò)度產(chǎn)生崩裂。而且夏天在鋪設(shè)防滲透復(fù)合材料時(shí)應(yīng)當(dāng)避開(kāi)中午的高溫。在施工中還應(yīng)當(dāng)注意風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)力一旦超過(guò)四級(jí)時(shí)就應(yīng)當(dāng)停止施工，防止由于大風(fēng)所導(dǎo)致的施工誤差。當(dāng)下雨時(shí)應(yīng)當(dāng)停止施工，防止在不斷復(fù)合貼合過(guò)程中流入雨水，影響防滲透層的防水效果。

3.3 對(duì)工人施工工藝的要求

首先，對(duì)于復(fù)合防滲透材料來(lái)說(shuō)，施工的正確流程是鋪設(shè)復(fù)合材料，后對(duì)其進(jìn)行剪裁，再將復(fù)合材料上的黏土進(jìn)行定型。定型后等待風(fēng)干后，再將表面的塵土擦去，之后對(duì)試樣進(jìn)行焊接，試樣焊接結(jié)束后，對(duì)效果評(píng)測(cè)，再進(jìn)行正式焊接，接下來(lái)是對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)效果通過(guò)后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，進(jìn)行重復(fù)檢查，最后復(fù)查通過(guò)后再進(jìn)行驗(yàn)收。

其次，是進(jìn)行剪裁和運(yùn)輸，在對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行剪裁和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，首先需要對(duì)基底進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量成功后再對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行剪裁。而為了鋪設(shè)成功，要對(duì)剪裁成功對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行編號(hào)，防止鋪設(shè)錯(cuò)誤。而在運(yùn)輸過(guò)程中，對(duì)于復(fù)合材料進(jìn)行盡可能的保護(hù)，不能進(jìn)行拖拉硬拽，這是因?yàn)閺?fù)合防滲透材料的厚度并不高，最厚只有2.0mm。

3.4 施工過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn)

在施工過(guò)程中有些技術(shù)要點(diǎn)要進(jìn)行注意，是為了能夠達(dá)到最好的防滲透效果。而在鋪設(shè)復(fù)合防滲透材料中，應(yīng)當(dāng)首先從低處向高處進(jìn)行推動(dòng)延伸，在進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)不能拉伸得過(guò)緊。而當(dāng)需要進(jìn)行拼接時(shí)，要預(yù)留出至少1.5cm的拼接處，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意的是，盡可能的減少拼接，否則會(huì)影響防滲透材料的使用。其次是在進(jìn)行鋪設(shè)之前首先進(jìn)行嘗試性焊接，檢查嘗試性焊接的效果后再進(jìn)行大面積的焊接。這是為了在嘗試性焊接中能有效的顯示出焊接中會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，防止正式焊接中對(duì)復(fù)合防滲透材料造成損害，造成大量經(jīng)濟(jì)損失。

最后，則是在進(jìn)行鋪設(shè)過(guò)程中需要一定的時(shí)間過(guò)程，而對(duì)于已經(jīng)鋪設(shè)完成的防滲透材料要進(jìn)行合理的保護(hù)，避免在烈日下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的暴曬，對(duì)防滲透材料造成損害。而對(duì)于人為的損害以及機(jī)械損害也應(yīng)當(dāng)做好防護(hù)準(zhǔn)備，做好防護(hù)的準(zhǔn)備與標(biāo)識(shí)是為了防止有人或機(jī)械在無(wú)意間對(duì)防滲透材料造成損害，如果防滲透材料產(chǎn)生了損害應(yīng)當(dāng)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)救[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

在礦物生產(chǎn)過(guò)程中，難免會(huì)有廢料的產(chǎn)生，而尾礦庫(kù)作為處理工業(yè)廢料的重要工業(yè)設(shè)施，能安全且環(huán)保地解決放射性、毒性、腐蝕性礦物或殘?jiān)?。尾礦庫(kù)一旦泄露，造成影響的將不僅僅是下游人民，更是對(duì)附近大面積的土壤與水源進(jìn)行污染。只有認(rèn)真的對(duì)尾礦庫(kù)建造時(shí)做好正確的防滲透措施，才能真正做到水資源防護(hù)和土壤資源保護(hù)，為整體的自然環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)力量。